一种土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法与流程

1.本发明涉及边坡施工技术领域，具体涉及一种土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法。


背景技术：

2.边坡工程，特别是高陡边坡、多阶复杂边坡、不同岩土层组成、不同类型导致的坡率不一致的边坡，由于地质条件的不确定性，其设计往往具有超前性，这就使得复杂地质条件下的高边坡工程设计施工必须是一个动态的过程。
3.而现在边坡的施工仅按照事先的设计和地勘数据来进行施工，导致在进行施工过程中出现问题后不断的进行返工、整改，大大降低了边坡的施工效率，且也降低了完成后的边坡质量。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法，以解决现有技术中，边坡的施工效率且施工形成的边坡质量低的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法，包括以下步骤：
6.s1、根据设计和地勘数据建立bim模型和数值模拟模型；
7.s2、进行bim模型演示，以确定开挖边界及开挖控制点坐标；
8.s3、在现场根据确定的开挖边界及开挖控制点坐标对边坡进行首阶开挖施工，并搜集施工过程中对边坡的监测数据；
9.s4、通过监测数据来对bim模型和数值模拟模型实时更新，并通过数值模拟模型进行数值模拟分析以优化边坡的坡度及支护方案；
10.s5、根据数值模拟分析反馈优化施工方案，以更新开挖控制点坐标并进行下一阶段开挖；
11.s6、重复上述工序直至施工完成。
12.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
13.1、将bim技术、数值模拟和现场监测技术考虑进信息系统，形成了一种综合的信息化施工方法，共同、指导边坡施工，对边坡施工期间的稳定性和受力情况判断更加精确，响应更加及时。
14.2、通过bim技术、数值模拟和现场监测三种手段形成的综合信息化施工方法，能够实时指导施工现场，对边坡未来的变化趋势做出准确的判断。
15.3、能实时根据实际情况调整支护和施工方案，使得边坡稳定性控制更安全经济，同时使得边坡的支护更加贴合实际，边坡的施工效率和施工品质更高。
附图说明
16.图1为本发明的施工流程图。
具体实施方式
17.下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
18.如图1所示，本发明提供了一种土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法，包括以下步骤：
19.s1、根据设计和地勘数据建立bim模型和数值模拟模型；
20.s2、进行bim模型演示，以确定开挖边界及开挖控制点坐标；
21.s3、在现场根据确定的开挖边界及开挖控制点坐标对边坡进行首阶开挖施工，并搜集施工过程中对边坡的监测数据；
22.s4、通过监测数据来对bim模型和数值模拟模型实时更新，并通过数值模拟模型进行数值模拟分析以优化边坡的坡度及支护方案；
23.s5、根据数值模拟分析反馈优化施工方案，以更新开挖控制点坐标并进行下一阶段开挖；
24.s6、重复上述工序直至施工完成；
25.s7、整理整个过程中的施工数值信息来建立项目的完整数据信息库，并提炼出相应的标准规范和注意事项等内容，便于竣工后维护，以及能为相似工程和后期工程改建提供充足的数据支持。
26.其中，在s1步骤的具体内容如下：
27.s11、将设计和地勘数据主要包含的边坡的空间几何信息、边坡场地及周围建筑和地下管线的三维投影及空间坐标、边坡地质情况的三维投影和空间坐标、边坡施工过程中的监测点测站的空间坐标和测网布置位置来构建bim模型；还可以包括其他有利于整体施工过程的信息，使得建立的bim模型更加的贴合实际；
28.s12、结合已有地勘数据、岩土参数来将bim模型导入数值模拟软件中来建立数值模拟模型。
29.可以采用revit或lumion来建立bim模型，采用flac3d来建立数值模拟模型。
30.在s3步骤中的监测数据主要包括边坡每阶段的土质情况、坡顶垂直位移沉降值、坡顶水平位移、地下水位和坡体深层水平位移，通过这些数据来合理的布置检测点、来调整边坡的坡度以及是否增设支护等；其中，通过在边坡的支护结构顶部应设置由不少于3个观测点形成的观测网来检测坡顶垂直位移沉降值和坡顶水平位移，从而使坡顶垂直位移沉降值和坡顶水平位移的检测数据更加的精确，根据其数据来快速的作出调整。
31.对s3步骤中的部分监测数据可以采用以下的方式进行：
32.1、初始值：边坡工程监测工作的准备工作应在边坡前完成。应在至少连续三次测得的数值基本一致后，才能将其确定为该项目的初始值。
33.2、坡顶垂直位移沉降观测:观测仪器采用苏一光dsz2水准仪+fs1测微器及铟瓦水准标尺。
34.采用二级水准测量进行观测，其精度指标为：
35.观测点测站高差中误差≤
±
0.5mm；
36.附合闭合差≤
±
0.3mm(n为测站点)。
37.3、坡顶水平位移：采用中海达zts－121r全站仪建立坐标系统，通过直接观测点位坐标值来确定水平位移。观测点坐标中误差不大于
±
1.0mm。
38.4、地下水位变化：通过水位观测井用水位计观测。水位计标尺最小读数不大于10mm。
39.5、坡体深层水平位移：在坡顶外土体中预埋测斜管，观测前测定管顶水平位移，然后以测斜管上部管口为相对基准点用测斜仪观测各深度处侧向位移。观测点精度不低于1mm。
40.在s4步骤中进行数值模拟分析来绘制出每一阶开挖前、开挖中以及开挖后的边坡变形趋势图，用以判断边坡后续的发展趋势；结合数值模拟分析的土质情况与现场监测的土质情况进行对比，来判断边坡的稳定性，以合理调整边坡的放坡坡度及是否增设支护措。
41.本土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法适用于高度不超过30m的土岩组合边坡，地层多变的边坡和多台阶高边坡的施工。
42.且边坡的放坡坡度调整可以根据表1和表2中的数据进行调整。
43.表1土质边坡坡率允许值
[0044][0045][0046]
注：1、碎石土的填充物为坚硬或硬塑状态的黏性土；
[0047]
2、对于砂土或填充物为砂土的碎石土，其边坡坡率允许值应按砂土或碎石土的自然休止角确定。
[0048]
表2岩质边坡坡率允许值
[0049][0050]
注：1、h——边坡高度；
[0051]
2、iv类风化包括各类风化程度的极软岩；
[0052]
3、全风化岩体可按土质边坡坡率取值。
[0053]
本土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法中边坡的开挖原则如下：
[0054]
1、边坡开挖应按逆作法的要求，自上而下分层、分段、分阶跳槽开挖，管廊基础转角(阳角位置)应注意掉块，并遵循边施工边监测边治理的原则，避免上下重叠交叉作业。
[0055]
2、边坡开挖的土石方量较大，管廊基础内挖出的适合做填料的土石方尽可能利用对已经施工完毕段的管廊段进行回填施工，不适合做填料的土及多余土石方直接运到弃土场。
[0056]
3、边坡开挖范围内有天然气管等，待天然气管迁移后才可对管廊基础实施开挖，且周边其它建(构)筑物、管线等均离管廊基础开挖边线有一定的安全距离，根据现场实际情况再采取安全防护措施。
[0057]
4、边坡开挖方式参照土石方施工方案采用的“机械开挖”的方式进行施工，按照bim模拟放线点进行开挖，且边坡修整须用小型机械和风镐修整，开挖期间采集边坡岩土层信息，根据现场最新岩土层信息修改已建数值模拟模型中的岩土参数，并进行稳定性分析，预测边坡可能的变形模式，开挖完成后对坡体变形进行监控反馈，对边坡质量进行严格管控。
[0058]
本土岩组合地层多阶高边坡综合信息化施工方法中结合了坡率法来对土岩组合地层多台阶高边坡进行施工，其坡率法施工如下：
[0059]
1、按照设计和施工图要求每开挖一阶后，绘制出边坡当前阶段开挖过程中产生的位移监测曲线图，判断边坡是否发生破坏，若发生破坏要及时调整施工方案，对开挖部分进行支护。
[0060]
2、判断当前开挖显示的地层信息是否与前期地勘的显示的信息一致，若出现变
化，应立即调整bim模型，并重新进行数值模拟，按照施工准备阶段的工作调整施工方案，重新布置测点测网；反之，根据前期制定的施工计划继续按照设计规定的坡率对边坡进行开挖。
[0061]
3、根据bim模型信息，分析土岩界面、岩层、土层分界面对应的开挖阶段，对即将出现分界面的开挖阶段，增加监测频率，根据地层更新调整bim模型，当开挖的到土岩组合界面、岩层、土层分界面时，对整个边坡进行稳定性分析和判断，以保证特殊位置的施工质量满足施工要求。
[0062]
4、每开挖一阶后，更新bim模型，制作下一阶段的工艺动画，将新增的测点测站在模型中进行标记，导出相应的模型进行数值模拟，分析边坡最新的受力和变形情况，指导下一阶段的开挖和支护。
[0063]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。